串連蓄電池組的均充方法研究

　　充電時(shí)電池的荷電狀態(tài)SOC(state of charge)可由下面的經(jīng)驗(yàn)公式來得出，其中V是電池的端電壓。

　　SOC=-0.24V 2+7.218V- 53.088 (1)

　　SOC是電池當(dāng)前容量與額定容量之比，SOC=Q/Q TOTAL×100%。

　　通過把電壓檢測(cè)階段末期檢測(cè)到的電池電壓轉(zhuǎn)化為荷電狀態(tài)，而單節(jié)電池的儲(chǔ)存容量Qest,n與SOC存在相應(yīng)的關(guān)系，Qest,n可以被估算出來。

　　在充電平衡階段，從主充器充入單節(jié)電池的電量是IchTcep。其中，Tcep為一個(gè)充電周期內(nèi)均充階段的時(shí)間。為使在均充階段達(dá)到單節(jié)電池儲(chǔ)存容量的平衡，均充的目標(biāo)Q tar應(yīng)為：

　　(2)

　　但是，在被激發(fā)的旁路和其他電池之間的充電轉(zhuǎn)換是相互影響的，單體電池經(jīng)旁路輸出給其他電池的電流和接收的充電電流很難用一個(gè)簡(jiǎn)單的公式進(jìn)行計(jì)算。不過，Gauss-Seidel迭代法可以解決這個(gè)問題。

　　期望的儲(chǔ)存容量Q n可以用下式來計(jì)算：

　　(3)

　　其中，I dis,n是一個(gè)開關(guān)周期中的平均電流，I obt,n是從其他被觸發(fā)的旁路中獲得的電流。Q tar是理想狀態(tài)下電池經(jīng)充電周期Ts達(dá)到均充時(shí)的電荷量，Q n是期望的儲(chǔ)存容量，取Q tar=Q n，即(2)、(3)相等。通過相應(yīng)換算，得到占空比 的計(jì)算公式：

　　(4)

　　這里的函數(shù)f N只是一個(gè)示意函數(shù)，表示D n和D 2...D 3存在一定關(guān)系。

　　3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

　　為了驗(yàn)證本文的均衡充電方法，以兩節(jié)單體電池組成的蓄電池組為例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和分析，主要驗(yàn)證旁路中開關(guān)管對(duì)電壓的調(diào)節(jié)作用?？刂屏鞒桃妶D4。

　　圖4 控制流程

　　由于沒有現(xiàn)成的蓄電池，需用替代電池來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。充電過程中蓄電池內(nèi)阻和端電壓都在不斷變化，并且充電過程中電池蓄積能量，根據(jù)對(duì)蓄電池的物理性質(zhì)的分析和相關(guān)資料，采用“電阻串聯(lián)電容”來替代單體蓄電池來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

　　本實(shí)驗(yàn)中，選用兩個(gè)小功率NPN管C1815(Q1、Q2)來替代開關(guān)管，用89C51芯片的P1.0和P1.1腳控制Q1、Q2的開關(guān)。同時(shí)，蓄電池的端電壓V1和V2由差動(dòng)放大電路采集，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換送到CPU。在整個(gè)過程中，電壓每20ms采樣一次，每隔1s上傳上位機(jī)并保存并自動(dòng)繪制曲線。圖5為試驗(yàn)電路圖。

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